Конспект уроку з фізики в 8 класі на тему: "Теплота згоряння палива. Коефіцієнт корисної дії нагрівника"

 

Дата:

Клас: 8

Д/з:  § 13, №99, 100

 

Урок 21

Теплота згоряння палива. Коефіцієнт корисної дії нагрівника

 

 

Мета уроку:

Сформувати поняття про енергію палива; забезпечити розуміння фізичного змісту питомої теплоти палива; увести формулу кількості теплоти, що виділяється в процесі повного згоряння палива; розвивати вміння встановлювати зв’язки нового з раніше вивченим; виховувати уважність, зібраність, спостережливість, бережливе ставлення до природи.

Тип уроку: вивчення нового матеріалу

Обладнання: презентація, відеоматеріал, комп’ютер, роздатковий матеріал, “смайлики” для оцінювання учнів.

 

 

Хід уроку

 

 

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

 

Під час сьогоднішнього уроку за ваші правильні відповіді ви будете отримувати 1 “смайлик”. А в кінці уроку зібрані “смайлики” перетворяться на оцінки. 

 

ІІ. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ

 

§13  № 99, 100      (написано на дошці)

 

ІІІ. ПОВІДОМЛЕННЯ ТЕМИ УРОКУ

 

IV. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

 

1. Короткий аналіз самостійної роботи №3

(Правильні відповіді вивести на екран )

 

2. Перевірка домашнього завдання (бесіда за питаннями)

 

Давайте пригадаємо, які теплові процеси ми з вами вже вивчили.

 

Дайте відповіді на наступні питання (фронтальне опитування, працює проектор):

 

1. Від чого залежить кількість теплоти, необхідна для нагрівання тіла?

 

2. За якою формулою обчислюють кількість теплоти, передану тілу в ході нагрівання або виділену ним під час охолодження?

 

3. Який процес називають плавленням?

 

4. Який процес називають кристалізацією?

 

5. Як обчислити кількість теплоти, що необхідна для плавлення речовини або виділяється під час її кристалізації?

 

6. Що таке пароутворення?

 

7. Які способи пароутворення ви знаєте?

 

8. Що таке конденсація?

 

9. Що таке випаровування?

 

10. Що таке кипіння?

 

11. За якою формулою можна обчислити кількість теплоти, що поглинається під час пароутворення або виділяється під час конденсації?

 

 

V. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

 

 

1. Мотивація навчальної діяльності

 

Отже, ми з вами вже знаємо та можемо обчислити кількість теплоти потрібну , наприклад, для процесу нагрівання, плавлення та пароутворення.  Але для того, щоб ці всі процеси відбувалися, ми повинні забезпечити постійне надходження енергії. Як ви думаєте, що ж є джерелом енергії в цих процесах?

 

Що є основним джерелом енергії для забезпечення руху автомобілів, тракторів і літаків?  (Різні види палива)

 

Що роблять із паливом, щоб одержати енергію?  (Паливо спалюють)

 

Яку кількість енергії виділяє паливо при згоранні і від чого вона залежить?

 

Вивчивши новий матеріал, ви зможете відповісти на останнє запитання.

 

 

 

 

2. Пояснення вчителя

 

2.1. Види палива

Щоб одержати енергію, паливо спалюють. Наприклад, під час горіння метану (основного складника природного газу) відбувається хімічна реакція взаємодії метану та кисню, що супроводжується виділенням теплоти:

 

 

CH₄  + 2O₂ =2H₂O + CO₂ +Q

 

Паливом можуть слугувати:

• природні речовини (кам’яне вугілля, нафта, торф, дрова, природний газ);
• одержані людиною (гас, бензин, порох, деревне вугілля, етиловий спирт).

 

Паливо буває:

• твердим (кам’яне вугілля, торф, дрова, сухе пальне);
• рідким (нафта, гас, бензин, дизельне паливо);
• газоподібним (природний газ, пропан, бутан).

 

2.2. Питома теплота згоряння палива

 

Проведемо дослід №1

Дві однакові склянки наповнимо водою однакової маси. Під однією склянкою запалимо одну таблетку сухого палива, а під другою - дві таблетки. Температуру води в склянках виміряємо за допомогою термометрів. Після повного згоряння сухого палива температура води у другій склянці виявиться вищою, ніж у першій.

 

Робимо висновок: Кількість теплоти, яка виділяється під час повного згоряння палива, залежить від маси палива.

 

Проведемо дослід №2

Дві склянки заповнюємо водою однакової маси. Під однією склянкою спалюємо таблетку сухого пального, а під іншою — шматочок деревини, який дорівнює сухому пальному за масою. Після повного згоряння палива вимірюємо температуру води в склянках. Вона виявляється різною.

 

Робимо висновок: Кількість теплоти, яка виділяється під час повного згоряння палива, залежить від роду речовини.

 

 

Введемо поняття:

Питома теплота згоряння палива — це фізична величина, яка характеризує певне паливо і чисельно дорівнює кількості теплоти, що виділяється під час повного згоряння 1 кг цього палива.

 

Питому теплоту пароутворення позначають символом q :

 

                                                       

Питому теплоту згоряння різних видів палива визначають у лабораторних умовах і заносять до таблиць (див. роздатковий матеріал та  підручник с.      ).

Наприклад, для сухих дров . Це означає, що за повного згоряння 1 кг сухих дров виділяється 10 МДж теплової енергії.

 

Q — кількість теплоти, яка виділяється в ході повного згоряння палива

q — питома теплота згоряння палива;

m — маса палива.

 

2.3. Коефіцієнт корисної дії (ККД) нагрівника

 

Питання до класу:

Чи все тепло, яке виділяється під час згоряння газу передається каструлі?

 

Під час згоряння палива, до тіла, яке нагрівають, вдається передати лише частину кількості теплоти, яка виділяється під час згоряння палива.

По-перше, жодне паливо не може в реальних умовах згоріти повністю.

По-друге, якась частина енергії витрачається марно (наприклад, виноситься з продуктами згоряння, іде на нагрівання навколишнього середовища).

 

Щоб характеризувати ефективність нагрівника використовують поняття ККД:

 

Коефіцієнт корисної дії нагрівника — це фізична величина, яка характеризує ефективність нагрівника й дорівнює відношенню корисно спожитої теплоти до всієї теплоти, яка може бути виділена під час повного згоряння палива.

 

 

—(ета)  коефіцієнт корисної дії нагрівника;

— корисно спожита теплота;

— теплота, яка виділяється в процесі повного згоряння палива.

Зазвичай ККД подають у відсотках:

 

2.4. Вплив згоряння палива на екологію та деякі шляхи зменшення його шкідливої дії

Давайте з”ясуємо,  який вплив мають процеси горіння на навколишнє середовище, адже з розвитком техніки та різних механізмів все більше й більше люди повинні думати насамперед про охорону природи.

У всьому світі понад 80 % теплової та електричної енергії одержують, спалюючи природне органічне паливо та перетворюючи його хімічну енергію на електричну й теплову.

 

Питання до класу:

 

1. Які види палива, на вашу думку, є найпоширенішими у світі?

 

 Найпоширенішими видами пального є нафта, кам’яне вугілля та природний газ.

На малюнку показано співвідношення запасів цих видів пального у світі та в Україні.

Унаслідок інтенсивного використання невідновлюваних паливно енергетичних ресурсів планети у ХХ ст. їх запаси значно зменшилися. Адже корисні копалини утворюються природою впродовж віків, а витрачаються практично миттєво.

Для економік багатьох країн світу постає проблема енергетичної кризи, оскільки практично всі галузі промисловості залежать від енергії, що отримується внаслідок згорання палива. Це безпосередньо стосується й енергетики України.

Останнім часом інтенсивно розвиваються пошуки альтернативних видів палива. Наприклад, в якості пального можуть бути використані відходи деревообробної промисловості та сільського господарства. З них виготовляють паливні гранули (палети) та паливні брикети, використовуючи для цього тирсу, солому, лушпиння соняшника та залишки кукурудзи. Всі ці ресурси є швидковідновлювальними.  

Великою проблемою для сучасного світу є також утилізація сміття. Одним із шляхів її вирішення є використання сміття в якості пального.

 В Україні працює всього два сміттєспалювальні заводи — у Києві, добре нам відомий завод “Енергія”, та Дніпрі.

Разом вони переробляють на рік аж 6 % (!) утвореного обсягу побутових відходів.

Але...

 У результаті згорання сміття в атмосферу потрапляють дуже шкідливі сполуки свинцю, ртуті та інших важких металів. Особливо небезпечні для людини викиди діоксиду, який учені називають «гормоном деградації» або «хімічним СНІДом». Саме з причини утворення діоксиду в багатьох країнах світу сміттєспалювальні заводи заборонені.

Проте…

Якщо використовувати передові очисні технології то зі сміття можна отримати величезну користь (теплову та електричну енергію).

Лідером у цій галузі серед інших європейських держав є Швеція. Програма переробки побутових відходів в електричну і теплову енергію у Швеції набрала таких обертів, що навіть прийнято рішення імпортувати відходи з інших країн, оскільки сама Швеція виробляє недостатньо сміття для забезпечення власних енергетичних потреб.

У Відні, столиці Австрії, сміттєспалювальний завод став теплоелектростанцією – і водночас мистецьким об'єктом. На ньому сьогодні на теплову енергію перетворюється 265 тисяч тонн сміття на рік, що дозволяє опалювати цілі райони Відня.

Таким чином, утилізація твердих побутових відходів, з одного боку, є проблемою, а з іншого — дає користь та є перспективною.

 

 

VI. ЗАКРІПЛЕННЯ ВИВЧЕНОГО МАТЕРІАЛУ

 

1.Розв’язування задач

 

 

1. Яка кількість теплоти виділилася при повному згоранні 200 г бензину?

Дано:	Розв’язання   Відповідь:

 

 

 

2. Скільки теплоти виділиться при повному згорянні 5 л дизельного палива?

Дано:	Розв’язання   Відповідь:

 

 

3. При згорянні 5 кг якогось виду палива виділилося 50 000 кДж енергії. Яке паливо згоріло?

Дано:	Розв’язання За таблицею визначаємо, що це дрова сухі. Відповідь: дрова сухі.

 

 

VII. ПІДВЕДЕННЯ ПІДСУМКУ УРОКУ

 

Сьогодні на уроці ми з вами розглянули  процес горіння, познайомилися з різними видами палива та з поняттям ККД теплових двигунів. Давайте підведемо підсумки.

 

1. Рефлексія

 

Закінчіть речення:

 

1. Джерелом енергії для теплових процесів слугує.....(паливо).

 

2. Кількість теплоти що виділяється при згоранні палива залежить від.... (маси та виду палива).

 

3. Питома теплота згоряння палива — це ... (фізична величина, яка характеризує певне паливо і чисельно дорівнює кількості теплоти, що виділяється під час повного згоряння 1 кг цього палива).

 

4. Щоб визначити кількість теплоти, що виділилася при згорянні палива потрібно ......( масу палива помножити на питому теплоту згорання палива).

 

5. Коефіцієнтом корисної дії нагрівника називають... ( фізичну величину, яка характеризує ефективність нагрівника й дорівнює відношенню корисно спожитої теплоти до всієї теплоти, яка може бути виділена під час повного згоряння палива).

 

Сьогоднішній урок хочу завершити коротеньким мультиком, який залишає більше питань ніж відповідей .

(демонстрація мультфільма на тему збереження екології та шкідливих викидів в атмосферу при згоранні палива)

 

VIIІ. ОЦІНЮВАННЯ

(Виставлення оцінок відповідно до кількості зібраних смайликів)

 

Всім дякую за урок!